JPH1047638A

JPH1047638A - 排ガス処理方法および装置ならびにごみ焼却発電プラント

Info

Publication number: JPH1047638A
Application number: JP8206036A
Authority: JP
Inventors: Norio Koike; 典夫小池; Kazuhito Koyama; 一仁小山; Kazumi Iwai; 一躬岩井; Megumi Sunou; 恵須能
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1996-08-05
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ダイオキシンの発生を抑え、廃熱の利用を可
能とする排ガスの処理方法および装置を提供する。【解決手段】焼却炉１からの排ガスは公知のハグフィ
ルター等除塵装置３を通した後、排ガスを一つに統合
し、全排ガスを改質型燃焼器４により加熱分解し、ダイ
オキシンを除去したクリーンな排ガスを生成する。高温
ガスは過熱器５を通した後、膨張タービン６で膨張、発
電を行った後も、余熱を排熱回収器８で熱交換し、白煙
を生じない温度で煙突１１から排出する。一方、焼却炉
に付設したボイラ２により発生する蒸気は蒸気溜め１５
を経て過熱器で熱交換した後、蒸気タービン９に導き発
電機１０を駆動、一部抽気された蒸気１０６は改質型燃
焼器４の改質器に入り、還元性ガスの生成に役立てる。
蒸気タービン９から出た蒸気は復水器１２で熱交換後、
一部は排熱回収器８に廻る。また、蒸気タービン９を出
た蒸気は給水系を経てボイラ２に環流する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉から排
出される排ガス中に含まれる有機塩素化合物を分解する
ことができる排ガス処理方法および処理装置、ならびに
この排ガス処理装置を使用したごみ焼却発電プラントに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のごみ焼却発電では、ごみ焼却を主
目的とし、次いで熱回収や効率の向上に力点が置かれて
おり、ごみ焼却後の排ガス中の有害物質の抑制や除去は
バグフィルタや集塵機、脱硝装置、活性コークス吸着塔
等の公知の装置を使用して行っていた。しかし、これら
の方法では、重金属類はサブミクロンの微粒子状態でも
高除去率で行われるが、高温で完全燃焼しない限り排ガ
スのクリーン化を達成することは困難である。

【０００３】また、集塵のための冷却過程や集塵過程で
自然界では生成されない有機塩素化合物、特に芳香族系
塩素化合物、例えばＰＣＤＤ（ポリ塩素化ジベンゾダイ
オキシン）やＰＣＤＦ（ポリ塩素化ジベンゾフラン）な
どの高毒性の一般にダイオキシンとして知られている有
害物質が再合成される。これらのＰＣＤＤやＰＣＤＦ等
多種のダイオキシン類は半数致死量（ラットやマウスに
対するもの）が１０^-6ｇ／ｋｇと人工物質では非常に高
く、１日許容摂取量は体重当たり１００ｐｇ／ｋｇとい
われている。

【０００４】一方、特開平６−１４７４４７号公報に
は、排ガスをガス冷却室で急冷して空気予熱器出口の排
ガス温度を２００〜２５０℃にし、これによってダイオ
キシン類を低減する方法が開示されている。

【０００５】なお、ごみ焼却に関連するものとしては、
例えば、特開平５−１０１０７号公報、特開平５−２６
４２１号公報、特開平５−５９９０５号公報などに記載
の技術が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術では、公知のバグフィルター等除塵装置により有害物
質の抑制や除去を行っていたが、通気後の有機塩素化合
物の再合成について、充分に配慮されていたわけでなか
った。したがって、大気汚染物質の抑制、有害物質の除
去については、未だ解決されてはいない。

【０００７】また、前記ダイオキシンを低減する特開平
６−１４７４４７号公報記載の技術は、ごみ焼却の熱に
よって発電を行うことを考慮していないので、たとえダ
イオキシンが低減されたとしても熱エネルギが無駄にな
り、省資源の観点から見直す必要があった。

【０００８】本発明は、このような技術的背景に鑑みて
なされたもので、その目的は、ダイオキシンの発生を抑
えることができるとともに、ごみを焼却したときの熱エ
ネルギを利用することが可能な排ガスの処理方法および
装置を提供することにある。

【０００９】また、他の目的は、大容量のごみの焼却に
際してもダイオキシンの発生を抑えることができる排ガ
スの処理方法および装置を提供することにある。

【００１０】さらに、他の目的は、ダイオキシンをほと
んど発生させないでごみ焼却時の熱を利用して発電を行
うことができるごみ焼却発電プラントを提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の手段は、ごみ焼却炉から排出される排ガスを
処理して大気中に放散させる排ガス処理方法において、
前記排ガスの処理を、ごみ焼却炉から排出される排ガス
を除塵装置によって除塵する除塵工程と、燃料と還元性
ガスを注入して改質ガスを生成する改質工程と、この改
質工程で改質された改質ガスに前記除塵工程で除塵され
た排ガスを注入し、混合されたガスを温度８５０℃以上
および１秒以上の滞留時間を確保して乱流状態下で再燃
焼させる再燃焼工程とを含んで構成し、これらの工程を
経て有機塩素化合物を加熱分解することを特徴としてい
る。

【００１２】この場合、有機塩素化合物は、ポリ塩素化
ジベンソダイオキシンおよびポリ塩素化ジベンゾフラン
の少なくともいずれかを含む芳香族系塩素化合物を意味
している。また、改質工程と再燃焼工程は同一の燃焼装
置内で実行されるようにするとよい。

【００１３】第２の手段は、ごみ焼却炉から排出される
排ガスを処理して大気中に放散させる排ガス処理装置に
おいて、ごみ焼却炉から排出される排ガス中の塵埃類を
除塵する除塵手段と、燃料と還元性ガスを注入して改質
ガスを生成し、前記除塵手段によって除塵された排ガス
を前記改質ガスに注入し、温度８５０℃以上および１秒
以上の滞留時間を確保して乱流状態下で再燃焼させる改
質燃焼手段と、この改質燃焼手段によって有機塩素化合
物が加熱分解されたクリーンな排ガスを所定温度まで低
下させて大気中に放散させる放散手段とを備えているこ
とを特徴としている。

【００１４】この場合、前記改質燃焼手段は、乱流状態
下で燃焼させるための旋回器を備え、この旋回器によっ
て燃焼気流を旋回流にするとよい。また、前記改質燃焼
手段は改質器と燃焼器と構成するとよい。その際、改質
器を複数設け、複数の改質器によって改質された改質ガ
スを単一の燃焼器で再燃焼させても、燃焼器を複数設
け、単一の改質器によって改質された改質ガスを各燃焼
器に分散させて再燃焼させてもよい。

【００１５】第３の手段は、ごみ焼却炉でごみを焼却
し、蒸気発生器で発生させた蒸気をタービンに導いてタ
ービンを回転させ、この回転力によって発電機を駆動し
て発電を行うごみ焼却発電プラントにおいて、ごみ焼却
炉で発生した排ガス中の塵埃類を除塵する除塵手段と、
燃料と還元性ガスを注入して改質ガスを生成し、前記除
塵手段によって除塵された排ガスを前記改質ガスと混合
し、温度８５０℃以上および１秒以上の滞留時間を確保
して乱流状態下で再燃焼させる改質燃焼手段と、前記改
質燃焼手段によって有機塩素化合物を含む改質ガスが加
熱分解されたクリーンな排ガスを所定温度まで低下させ
る熱交換手段と、所定温度まで低下したクリーンな排ガ
スを大気中に放散させる放散手段とを備えていることを
特徴としている。

【００１６】この場合、前記燃料と還元性ガスの注入
は、前記蒸気発生器で発生し、タービンを回転させた蒸
気の一部を抽気して前記改質燃焼手段に供給する手段
と、前記改質燃焼手段に燃料を供給する手段と、前記改
質燃焼手段に燃焼のための空気を供給する手段とによっ
て行われるようにする。

【００１７】また、改質燃焼手段は改質器と燃焼器とか
ら一体に構成するとよい。また、改質器を複数設け、複
数の改質器によって改質された改質ガスを単一の燃焼器
で再燃焼させても、燃焼器を複数設け、単一の改質器に
よって改質された改質ガスを各燃焼器に分散させて再燃
焼させてもよい。さらに、前記除塵手段によって除塵さ
れた排ガスを圧縮して改質燃焼手段に導入する手段を設
けることもできる。

【００１８】また、前記改質燃焼手段によって有機塩素
化合物を含む混合ガスが加熱分解されたクリーンな排ガ
スを膨張タービンに導く手段と、膨張タービンによって
回転駆動される発電機とをさらに設け、前記クリーンな
排ガスによって膨張タービンを回転させて発電するよう
に構成することもできる。

【００１９】また、前記改質燃焼手段によって有機塩素
化合物を含む混合ガスが加熱分解されたクリーンな排ガ
スが導かれるタービン部および除塵された排ガスが導か
れる圧縮器を有するガスタービンと、このガスタービン
によって回転駆動される発電機とをさらに設け、前記圧
縮器によって圧縮された排ガスを前記改質燃焼手段側に
供給するとともに、前記クリーンな排ガスによってガス
タービンを回転させて発電するように構成することもで
きる。

【００２０】また、前記改質燃焼手段によって有機塩素
化合物を含む混合ガスが加熱分解されたクリーンな排ガ
スと前記蒸気タービンに導かれる蒸気との間で熱交換を
行わせる手段をさらに備え、昇温した蒸気を蒸気タービ
ンに導いて発電を行うように構成することもできる。

【００２１】また、前記ごみ焼却炉のそれぞれに対応し
て除塵手段を設け、各除塵手段によって除塵された排ガ
スを各除塵手段に対応して設けられた改質燃焼手段に導
くように構成することもできる。

【００２２】また、前記ごみ焼却炉のそれぞれに対応し
て除塵手段を設け、各除塵手段によって除塵された排ガ
スを単一の改質燃焼手段に導くように構成することもで
きる。

【００２３】また、前記ごみ焼却炉と除塵手段を単数と
し、除塵手段によって除塵した排ガスを複数設けた改質
燃焼手段に分散して導くように構成することもできる。

【００２４】また、前記改質燃焼手段から排出されたク
リーンな排ガスの排熱回収手段を１つに統合するように
構成することもできる。

【００２５】また、複数の蒸気発生器によって発生した
蒸気を単一の蒸気タービンに導き、蒸気タービンを回転
させて発電するようにすることもできる。

【００２６】また、複数の改質燃焼手段から排出された
排ガスを単一の膨張タービンまたはガスタービンに導い
て当該タービンを回転させ、当該タービンによって発電
器を駆動して発電を行うこともできる。

【００２７】上記のように構成することによって、ごみ
焼却に際して排出される有害な有機塩素化合物、中でも
芳香族系塩素化合物、ＰＣＤＤやＰＣＤＦ等多種のダイ
オキシン類を根底から分解することができる。すなわ
ち、ダイオキシン類を含んだ排ガスを改質燃焼手段で水
素ガス、一酸化炭素、炭化水素等の還元性ガスを利用し
て改質し、さらに高温燃焼を行ってクリーン化が進めら
れる。このクリーン化に際しては、燃焼ガスを８５０℃以上の高温にすること、１秒以上の滞留時間を設けること、旋回器等で乱流を促進すること、等が必要である。なお、前述のように８５０℃以上の高
温にして燃焼させるため、プラントでの燃焼状態は一般
には乱流になっているが、反応を促進するとともに、充
分な保炎を確保する目的でのように旋回器を使用する
ことが望ましい。

【００２８】また、ごみ焼却量の増加と大容量化する排
ガスの流量増に対する処理に関しては、有害物質の絶対
量が増加するため、その除去には一層の工夫が必要であ
る。排ガス流路を細分化して、複数の改質燃焼手段（後
述の実施形態では改質型燃焼器）に分割し、都市ガスあ
るいは燃料油等の燃料やフレッシュエアー、蒸気等排ガ
スの改質に必要なガス成分を、最適な温度・圧力・エン
タルピー状態にコントロールして供給し、混合ガス（還
元性ガス）にして燃焼器でごみ焼却炉からの排ガスを再
燃焼させる。これにより、有害物質の増加にも対処でき
る。

【００２９】なお前述のように、改質型燃焼器では改質
器と燃焼器が必ずしも一体である必要はなく、改質を行
う改質部位と燃焼を行う燃焼部位が別々でも、機能が同
一であれば同じ扱いができる。改質ガスを早期に生成す
るため改質器を複数持たせるとか、改質ガスを容易に生
じさせるように多数の改質器を持たせるようにすること
もできる。また、大きな改質器で改質ガスの生成を共通
して行った後、複数の燃焼器を持つこと、さらに複数の
改質器に複数の一対一に対応しない燃焼器の組み合わせ
も可能であり、これらは処理すべきごみの量、施設の規
模、施設の空間、メンテナンスの条件や頻度等に応じて
適宜設定される。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施形態について説明する。

【００３１】〔第１の実施形態〕図１に第１の実施形態
に係るごみ焼却発電プラントのシステム構成を示す。

【００３２】このシステムは、ごみを焼却したときに生
成される排ガスを利用して発電する膨張タービン発電系
と、ごみを焼却したときに生じる熱によって生じる蒸気
を利用して発電する蒸気タービン発電系とから基本的に
構成されている。

【００３３】膨張タービン発電系（排ガス系統１０１）
は、ごみ１００を焼却するごみ焼却炉１と、ごみ焼却炉
１の排ガスから塵埃類を除去する除塵装置３と、燃料と
還元性ガスによって改質ガスを生成し、除塵装置３によ
って除塵された排ガスを混合して燃焼させる改質型燃焼
器４と、燃焼器４から排出された処理ガスが導かれる膨
張タービン６と、この膨張タービン６によって回転駆動
され、発電する発電機７と、膨張タービン７でタービン
を回転させた処理ガスと熱交換して排ガスの温度を下げ
る排熱回収器８と、所定温度まで低下した排ガスの大気
中に放散させる放散手段としての煙突１１とから基本的
に構成されている。

【００３４】一方、蒸気タービン発電系（蒸気系統）
は、ごみ１００を焼却するごみ焼却炉１と、ごみ焼却に
よって発生した熱によって蒸気を発生される蒸気発生器
としてのボイラ２と、ボイラ２によって発生した蒸気が
導かれる蒸気タービン９と、この蒸気タービン９によっ
て回転駆動され、発電する発電器１０と、復水器１２、
復水タンク１３、脱気器１４および給水ポンプ１６から
なる給水系とから基本的に構成されている。

【００３５】大略上記のように構成されたシステムで
は、ごみ焼却炉１は３基、ボイラ２および除塵装置３も
それに付随して３基設けられ、排ガスは１基の改質型燃
焼器４に導かれて改質ガスと混合されて再燃焼する。ま
た、３基のボイラ２によって発生した蒸気は１基の蒸気
溜め１５に集められて蒸気タービン９側に供給される。
この前提で、上記システムの動作について説明する。

【００３６】ごみ焼却炉１を複数運転する場合、焼却炉
１からの排ガスは公知のハグフィルター等の除塵装置３
を通した後、微量の再合成される有害物質を除去するた
め、各焼却炉１から排出される排ガスを１つに統合して
全排ガスが改質型燃焼器４に導かれる。改質型燃焼器４
は、図４に示すように改質器４０と燃焼器４１に分かれ
ており、燃焼器４１の前段に改質器４０が設けられてい
る。改質器４０には、図１および図４に示すように燃料
供給系統１０４、空気系統１０５および抽気蒸気系統１
０６が接続され、改質器内で水素ガス、一酸化炭素、炭
化水素などの還元性ガスを生成するとともにＡ重油など
の燃料が供給されて改質ガス化する。

【００３７】一方、除塵装置３を経て燃焼器４１に導か
れた排ガスは、燃焼器４１で前記改質ガスと混合され
て、高温状態で再燃焼する。このときの燃焼条件は燃焼
温度８５０℃以上で、燃焼器４１内の滞留時間が１秒以
上である。燃焼はごみ焼却炉１からの排ガスがノズル４
１１から噴出しているので、一般には乱流状態で行われ
るが、この実施形態では、乱流を促進してダイオキシン
類の加熱分解反応を確実に行わせるために図示しない旋
回器が設けられている。このような条件で燃焼した燃焼
ガスは、０．０１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ³以下までダイオ
キシンの含有量が低減される。ちなみに、日本における
従来プラントのダイオキシンの最少排出レベルは０．１
ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ³程度である。なお、ＴＥＱとは毒
性等価換算濃度のことを示している。

【００３８】このようにダイオキシン類が加熱分解され
た高温の燃焼ガスは過熱器５で蒸気タービン９に送られ
る蒸気と熱交換し、膨張タービン６に導かれ、タービン
内で膨張して動翼でガスの持つエネルキを回転エネルギ
に変換し、この回転エネルギによって発電機７を回転さ
せて発電を行う。膨張タービン６を出た燃焼ガスはさら
に、排熱回収器８で蒸気と熱交換して白煙が生じない所
定温度（例えば２４１℃）まで冷却され、クリーンなプ
ラント最終排ガス１０３として煙突１１から大気中に放
出される。

【００３９】一方、ごみ焼却炉１に付設されたボイラ２
によって発生する蒸気は蒸気溜め１５を経て過熱器５で
熱交換して昇温した後、蒸気タービン９に導かれ、蒸気
の持つ熱エネルギを回転エネルギに変換し、この回転エ
ネルギによって発電機１０を回転させて発電を行う。蒸
気タービン９を出た蒸気の一部は抽出され、抽気蒸気系
統１０６を介して前記改質器４０に供給され、還元性ガ
スの生成に使用される。また、他部は復水器１２で熱交
換後、その一部は排熱回収器８で熱交換させて再び蒸気
タービン９に供給されて熱効率の向上を図り、他の大部
分の蒸気は復水器１２で復水後、復水タンク１３から脱
気器１４を経て、エコノマイザ１７に給水され、ボイラ
２に環流される。

【００４０】なお、この実施形態では、ごみ焼却炉が３
基、ボイラ２および除塵装置３がこの焼却炉３の数に応
じてそれぞれ３基設けられているが、これらの設置基数
は、処理すべきごみの量やプラントの規模に応じて適宜
設定される。

【００４１】〔第２の実施形態〕図２に第２の実施形態
に係るごみ焼却発電プラントのシステム構成を示す。な
お、以下の説明において、前述の第１の実施形態と同等
な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜
省略する。

【００４２】この第２の実施形態は、第１の実施形態に
係るシステムに対して、各ごみ焼却炉１について改質型
燃焼器４および過熱器５をそれぞれ備え、各改質型燃焼
器４からの燃焼ガスは１つに集められて膨張タービン６
を駆動し、各ボイラからの蒸気も１つに集められて蒸気
タービン９を駆動する点、および、ごみ焼却炉１で発生
した排ガスを減温する減温器１８と、除塵装置３で除塵
された排ガスを圧縮する圧縮機１９と、改質型燃焼器４
で過熱分解された燃焼ガスと熱交換する過熱器５をそれ
ぞれの膨張タービン系（排ガス系統１０１）に備えてい
る点が異なっている。その他の各部は基本的に第１の実
施形態と同等に構成されている。

【００４３】このように構成すると、排ガスは各ごみ焼
却炉１ごとに処理され、モータ２０によって駆動される
圧縮機１９で圧縮した後、改質型燃焼器４に導かれる。
改質型燃焼器の機能は第１の実施形態で説明した通りで
ある。過熱器５も上述のように各ごみ焼却炉１に排ガス
系統１０１にそれぞれ設けられている。なお、排熱回収
器８を通過した低温の燃焼ガスはプラント最終排ガス系
統１０３において誘導送風機２１によって煙突１１から
大気中に放散される。

【００４４】ごみ焼却炉１に付設したボイラ２からの蒸
気は、各蒸気系統１０２にそれぞれ設けられた蒸気溜め
１５から各過熱器５を通り、１つになって蒸気タービン
９に入る。排ガス側の過熱器５以降の膨張タービン６、
排熱回収器８、煙突１１までと蒸気側の蒸気タービン９
以降の復水器１２、復水タンク１３および脱気器１４ま
での発電システム系統は１つに共用し、ボイラ２への給
水からそれぞれ分岐する。

【００４５】なお、この実施形態では、ごみ焼却炉１を
２基設け、このごみ焼却炉１から排ガス系統１０１、蒸
気系統１０２をそれぞれ独立して設け、各排ガス系統１
０１で加熱分解処理した後、１つの膨張タービン６と１
つの蒸気タービン９で発電を行うように構成されている
が、ごみ焼却炉１を３基以上設け、各系統をそれぞれ独
立に設けてもよいことは言うまでもない。

【００４６】〔第３の実施形態〕図３に第３の実施形態
に係るごみ焼却発電プラントのシステム構成を示す。な
お、以下の説明において、前述の第１もしくは第２の実
施形態と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複す
る説明は適宜省略する。

【００４７】この第３の実施形態は、第２の実施形態に
係るシステムに対して、ごみ焼却炉１、減温器１８およ
び除塵装置３を単数にし、改質型燃焼器４を複数にして
排ガス系統１０１を細分化するとともに、圧縮機１９お
よび膨張タービン６に代えてガスタービン２２としたと
ころに特徴があり、その他の基本的な構成は第２の実施
形態と同等に構成されている。

【００４８】すなわち、除塵装置３から排出される排ガ
スはガスタービン２２の圧縮機２２ａに導かれ、タービ
ン２２ｂで改質型燃焼器４から排出される燃焼ガスの膨
張によって生じる回転エネルギによって排ガスを圧縮器
２２ａで圧縮した後、ここでは、並列に５段設けられた
改質型燃焼器４に導かれ、第１の実施形態で説明した条
件で改質ガスを混合されて燃焼し、加熱分解によってダ
イオキシン類を分解し、ダイオキシン類が分解された燃
焼ガス１０７は同様に加熱器５によって蒸気系統１０２
を通る蒸気と熱交換され、所定の温度で前述のタービン
２２ｂに導かれ、発電器７を回転させる。そして、排熱
回収器８で所定温度まで低下したところで、プラント最
終排ガス系統１０３を経て煙突１１から大気中に放散さ
れる。

【００４９】一方、蒸気系統１０２は第１および第２実
施形態と同様にして蒸気タービン９と改質器４０に供給
され、復水タンク１３によって復水されて、再びボイラ
２に供給される。

【００５０】このように改質型燃焼器を複数設けること
で、言い換えれば排ガスの改質燃焼系統の複数化（小型
化、多室化、多缶化等）して分割することによって大容
量から小容量までの如何なる排ガス容量でも、微量な有
害物質の発生の抑制、もしくは除去が可能となる。

【００５１】ここで、第１ないし第３の実施形態におけ
る改質型燃焼器について触れておく。図４（ａ）は、改
質型燃焼器４の改質を促進し、充分な還元性ガスによる
改質ガス化が図れるよう改質器４０を複数とし、排ガス
と混合され、燃焼する燃焼器４１は単一としたもので、
改質器４０から燃焼器４１への改質ガスの流入を容易に
し、燃焼器４１内で図示しない旋回器によって乱流拡散
させて保炎を図り、燃焼器４１から出る排ガス中の有害
物質の加熱分解を図り易くした例である。

【００５２】図４（ｂ）は改質型燃焼器の改質には、蒸
気、フレッシュエアー、そして、都市ガスまたは燃料油
を用いた燃料により改質ガスを一室（改質器４０）で生
成し、それを複数に分割した燃焼器４１に分配するよう
に構成した例である。このように構成すると、改質器４
０では均質化が図れ、燃焼器４１では排ガスと共に燃焼
するが、燃焼器４１が個々に分離されているので、各々
の燃焼性能の各因子を把握し易く、制御面で利点があ
る。

【００５３】なお、図４（ａ）および（ｂ）において、
改質室４０には都市ガスまたは燃料油を用いた燃料を供
給するための燃料供給系統１０４、フレッシュエアーを
供給するための空気系統１０５、蒸気タービン９から抽
出された抽出蒸気系統１０６の各系統が接続され、燃焼
器４１には、ごみ焼却炉１側から供給される処理すべき
排ガスが導かれる排ガス系統１０１が接続されている。
なお、排ガスは燃焼器４１内のノズル４１１から噴出し
する。

【００５４】〔第４の実施形態〕図５に第４の実施形態
に係るごみ焼却発電プラントのシステム構成を示す。な
お、以下の説明において、前述の第１の実施形態と同等
な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜
省略する。

【００５５】この実施形態は、図１に示した第１の実施
形態における膨張タービン６を省き、過熱器５で熱交換
した燃焼ガスを排熱回収器８で充分に熱交換して前述の
白煙を生じない温度に低下した状態で煙突１１から大気
中に放散するように構成したもので、その他の各部は、
第１の実施形態と同等に構成されている。このように構
成すると、ガスタービン２２や膨張タービン６による発
電を必要としないので、回転機械を用いないことによる
メンテナンスフリー化に効果がある。しかし、排熱回収
器に負荷が掛かり大型化することは否めない。

【００５６】〔第５の実施形態〕図６に第５の実施形態
に係るごみ焼却発電プラントのシステム構成を示す。な
お、以下の説明において、前述の第１の実施形態と同等
な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜
省略する。

【００５７】この実施形態は、基本構成は図１に示した
第１の実施形態と全く同一であるが、各部の配置を検討
した例で、改質型燃焼器４を中心に一方の側にごみ焼却
炉１の系統を、他方の側に発電系統をまとめてプラント
として合理的に処理できるようなシステムとしたもので
ある。なお、このようなシステムは、第２および第３の
実施形態においても、ごみ焼却炉の設置数や改質型燃焼
器の設置数、さらにはプラントの規模などに応じて適
宜、最適な配置を選択して構築することができる。

【００５８】このようにごみの焼却に際しては、複数の
ごみ焼却炉１の運転や単独でごみ焼却炉１の運転が行わ
れる場合でも、焼却するごみ質は焼却炉ごと、時間ごと
にも異なる。また、排ガス成分も均質ではなく、燃焼ガ
ス組成も変わり、熱量の変動、圧力や流量の変動が生じ
る。このような点がごみの焼却における排ガス処理で最
も難しい問題である。ごみ焼却炉１に付設されたボイラ
２からの蒸気は、蒸気溜め１５や補助蒸気溜めで変動を
緩和することができるが、排ガスはバグフィルター等の
除塵装置３により一部の変動は回避されるものの改質型
燃焼器４まで圧力、流量および熱量等の変動を受け、発
電出力にも影響を及ぼす。

【００５９】一方、ごみ焼却炉内での状態監視や成分分
析を行うことは比較的容易で、排ガスを導く煙胴も比較
的長いので、流路内で排ガスの状態量を計測して、燃焼
状態を中央制御することは容易である。ごみ焼却炉の単
独運転か複数運転かは状態監視する以前に判明するが、
同時運転ではごみ焼却炉の変動については状態監視や状
態量の詳細検出により統合する状態の予測監視を行うこ
とが必要である。それにより改質型燃焼器４の燃料コン
トロールや蒸気注入量のコントロール等改質に係る因子
を自動制御、ニューロ制御、ファジー制御などによって
適切な配分を図り、完全な加熱分解を推進することがで
きる。複数のごみ焼却炉運転でも、これにより微量の有
害物質について、例えば有機塩素化合物、ダイオキシン
類等芳香族系塩素化合物などの除去が適切に行え、運転
制御上の問題はなくなる。

【００６０】なお、これまでの実施形態では、ダイオキ
シン類の除去もしくは加熱分解について説明している。
しかし、排ガスにはダイオキシン類に加えてＳＯx 、Ｎ
Ｏx、ＨＣｌなどの不純物が含まれている。これらの物
質の除去については、公知なので上記実施形態では特に
触れていないが、例えば、ＨＣｌはアルカリによる中和
反応を利用し、水酸化ナトリウムによる湿式法、水酸化
カルシウムによる半乾式もしくは乾式法が使用される。
なお、このＨＣｌの除去工程でＳＯx も除去される。Ｎ
Ｏx には空気中の窒素が高温酸化によって生成するサー
マルＮＯx とごみ中の窒素分の酸化物によるフューエル
ＮＯx がある。ＮＯx の除去には運転制御法、無触媒脱
硝法、触媒脱硝法などがあるが、これらの実施形態で
は、改質型燃焼器４における還元性ガスとの混合および
燃焼によってほとんどが還元分解され、特に脱硝装置は
不要である。

【００６１】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、本発
明によれば、下記のような効果を奏する。

【００６２】（１）燃料と還元性ガスを注入して改質ガ
スを生成し、改質ガスにごみを焼却したのち除塵された
排ガスを混合し、混合されたガスを温度８５０℃以上お
よび１秒以上の滞留時間を確保して乱流状態下で再燃焼
させることにより、有機塩素化合物を加熱分解するの
で、いわゆるダイオキシン類の排出をこれまでの方法に
比べて大幅に抑制することが可能となる。

【００６３】（２）燃料と還元性ガスを注入して改質ガ
スを生成し、前記除塵手段によって除塵された排ガスを
前記改質ガスと混合し、温度８５０℃以上および１秒以
上の滞留時間を確保して乱流状態下で再燃焼させる改質
燃焼手段と、この改質燃焼手段によって有機塩素化合物
が加熱分解されたクリーンな排ガスを所定温度まで低下
させて大気中に放散させる放散手段とを備え、有機塩素
化合物を加熱分解して所定の低い温度になってから、大
気に中に放散させるので、いわゆるダイオキシン類の排
出を抑え、公害のない排気ガス処理が可能となる。

【００６４】（３）改質燃焼手段が乱流状態下で燃焼さ
せるための旋回器を備えているので、８５０℃以上の乱
流状態での保炎が可能となり、有機塩素化合物の加熱分
解を確実に行うことができる。

【００６５】（４）改質器を複数設け、複数の改質器に
よって改質された改質ガスを単一の燃焼器で再燃焼させ
たり、燃焼器を複数設け、単数の改質器によって改質さ
れた改質ガスを各燃焼器に分散させて再燃焼させるの
で、焼却対象となるものの量やプラントの規模に応じて
最適な排ガス処理設備を提供することができる。

【００６６】（５）ごみ焼却炉でごみを焼却し、蒸気発
生器で発生させた蒸気をタービンに導いてタービンを回
転させ、この回転力によって発電機を駆動して発電を行
うごみ焼却発電プラントにおいて、ごみ焼却炉で発生し
た排ガス中の塵埃類を除塵する除塵手段と、燃料と還元
性ガスを注入して改質ガスを生成し、除塵手段によって
除塵された排ガスを改質ガスと混合し、温度８５０℃以
上および１秒以上の滞留時間を確保して乱流状態下で再
燃焼させ、有機塩素化合物を含む改質ガスを加熱分解す
る改質燃焼手段と、改質燃焼手段によって有機塩素化合
物を含む改質ガスが加熱分解されたクリーンな排ガスを
所定温度まで低下させる熱交換手段と、所定温度まで低
下したクリーンな排ガスを大気中に放散させる放散手段
とを備えているので、ごみの焼却によって発生するいわ
ゆるダイオキシン類の排出を抑え、公害のないごみ焼却
発電を行うことができる。

【００６７】（６）改質燃焼手段によって有機塩素化合
物を含む改質ガスを加熱分解したクリーンな排ガスが導
かれる膨張タービンと、この膨張タービンによって回転
駆動される発電機とをさらに備え、前記クリーンな排ガ
スによって膨張タービンを回転させて発電するので、さ
らに効率的な発電が可能となる。

【００６８】（７）改質燃焼手段によって有機塩素化合
物を含む改質ガスが加熱分解したクリーンな排ガスが導
かれるタービン部および除塵された排ガスが導かれる圧
縮器を有するガスタービンと、このガスタービンによっ
て回転駆動される発電機とをさらに備え、前記圧縮器に
よって圧縮された排ガスを前記改質燃焼手段側に供給す
るとともに、蒸気タービンに加えてクリーンな排ガスに
よってガスタービンを回転させて発電するので、より効
率的な発電が可能となる。また、ガスタービンを使用す
ることによって小規模な発電施設にも対応することが可
能となる。

【００６９】（８）ごみ焼却炉、防塵する手段、加熱分
解する手段の設置基数を適宜設定することができるの
で、ごみ焼却能力や焼却容量の如何を問わず、運転性の
向上、信頼性の確保およびプラント効率の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るごみ焼却発電シ
ステムのシステム構成を示す説示図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係るごみ焼却発電シ
ステムのシステム構成を示す説示図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に係るごみ焼却発電シ
ステムのシステム構成を示す説示図である。

【図４】本発明の各実施形態における改質燃焼器の構造
を説明するための概略構成図である。

【図５】本発明の第４の実施形態に係るごみ焼却発電シ
ステムのシステム構成を示す説示図である。

【図６】本発明の第５の実施形態に係るごみ焼却発電シ
ステムのシステム構成を示す説示図である。

【符号の説明】

１ごみ焼却炉２ボイラ３除塵装置４改質型燃焼器５過熱器６膨張タービン７発電機８排熱回収器９蒸気タービン１０発電機１１煙突１８減温器１９圧縮機２０電動機２２ガスタービン４０改質器４１燃焼器１００ごみ１０１排ガス系統１０２蒸気系統１０３プラント最終排ガス１０４燃料供給系統１０５空気系１０６抽気蒸気系統１０７改質型燃焼器出口排ガス系統

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２３Ｇ 5/16 ＺＡＢＢ０１Ｄ 53/34 １３４ＥＦ２３Ｊ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｊ (72)発明者小山一仁茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者岩井一躬茨城県日立市幸町三丁目２番２号株式会社日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者須能恵茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ごみ焼却炉から排出される排ガスを処理
して大気中に放散させる排ガス処理方法において、ごみ焼却炉から排出される排ガスを除塵装置によって除
塵する除塵工程と、燃料と還元性ガスを注入して改質ガスを生成する改質工
程と、この改質工程で改質された改質ガスに前記除塵工程で除
塵された排ガスを混合し、混合されたガスを温度８５０
℃以上および１秒以上の滞留時間を確保して乱流状態下
で再燃焼させる再燃焼工程と、を含み、前記再燃焼工程
で排ガス中の有機塩素化合物を加熱分解することを特徴
とする排ガス処理方法。
【請求項２】前記有機塩素化合物が、ポリ塩素化ジベ
ンソダイオキシンおよびポリ塩素化ジベンゾフランの少
なくともいずれかを含む芳香族系塩素化合物であること
を特徴とする請求項１記載の排ガス処理方法。
【請求項３】前記改質工程と再燃焼工程が同一の燃焼
装置内で実行されることを特徴とする請求項１記載の排
ガス処理方法。
【請求項４】ごみ焼却炉から排出される排ガスを処理
して大気中に放散させる排ガス処理装置において、ごみ焼却炉から排出される排ガス中の塵埃類を除塵する
除塵手段と、燃料と還元性ガスを注入して改質ガスを生成し、前記除
塵手段によって除塵された排ガスを前記改質ガスと混合
し、温度８５０℃以上および１秒以上の滞留時間を確保
して乱流状態下で再燃焼させる改質燃焼手段と、この改質燃焼手段によって有機塩素化合物が加熱分解さ
れたクリーンな排ガスを所定温度まで低下させて大気中
に放散させる放散手段と、を備えていることを特徴とす
る排ガス処理装置。
【請求項５】前記改質燃焼手段が、乱流状態下で燃焼
させるための旋回器を備えていることを特徴とする請求
項４記載の排ガス処理装置。
【請求項６】前記改質燃焼手段が改質器と燃焼器とか
らなることを特徴とする請求項４記載の排ガス処理装
置。
【請求項７】前記改質器が複数設けられ、複数の改質
器によって改質された改質ガスを単一の燃焼器で再燃焼
させることを特徴とする請求項６記載の排ガス処理装
置。
【請求項８】前記燃焼器が複数設けられ、単数の改質
器によって改質された改質ガスを各燃焼器に分散させて
再燃焼させることを特徴とする請求項６記載の排ガス処
理装置。
【請求項９】ごみ焼却炉でごみを焼却し、蒸気発生器
で発生させた蒸気をタービンに導いてタービンを回転さ
せ、この回転力によって発電機を駆動して発電を行うご
み焼却発電プラントにおいて、前記ごみ焼却炉で発生した排ガス中の塵埃類を除塵する
除塵手段と、燃料と還元性ガスを注入して改質ガスを生成し、前記除
塵手段によって除塵された排ガスを前記改質ガスと混合
し、温度８５０℃以上および１秒以上の滞留時間を確保
して乱流状態下で再燃焼させる改質燃焼手段と、前記改質燃焼手段によって有機塩素化合物を含む改質ガ
スが加熱分解されたクリーンな排ガスを所定温度まで低
下させる熱交換手段と、所定温度まで低下したクリーンな排ガスを大気中に放散
させる放散手段と、を備えていることを特徴とするごみ
焼却発電プラント。
【請求項１０】前記燃料と還元性ガスの注入が、前記
蒸気発生器で発生し、タービンを回転させた蒸気の一部
を抽気して前記改質燃焼手段に供給する手段と、前記改
質燃焼手段に燃料を供給する手段と、前記改質燃焼手段
に燃焼のための空気を供給する手段とによって行われる
ことを特徴とする請求項９記載のごみ焼却発電プラン
ト。
【請求項１１】前記改質燃焼手段が改質器と燃焼器と
から一体に構成されていることを特徴とする請求項９記
載のごみ焼却発電プラント。
【請求項１２】前記改質器が複数設けられ、複数の改
質器によって改質された改質ガスを単一の燃焼器で再燃
焼させることを特徴とする請求項１１記載のごみ焼却発
電プラント。
【請求項１３】前記燃焼器が複数設けられ、単一の改
質器によって改質された改質ガスを各燃焼器に分散させ
て再燃焼させることを特徴とする請求項１１記載のごみ
焼却発電プラント。
【請求項１４】前記除塵手段によって除塵された排ガ
スを圧縮して改質燃焼手段に導入する手段をさらに備え
ていることを特徴とする請求項９記載のごみ焼却発電プ
ラント。
【請求項１５】前記改質燃焼手段によって有機塩素化
合物を含む混合ガスを加熱分解したクリーンな排ガスが
導かれる膨張タービンと、この膨張タービンによって回
転駆動される発電機とをさらに備え、前記クリーンな排
ガスによって膨張タービンを回転させて発電することを
特徴とする請求項９記載のごみ焼却発電プラント。
【請求項１６】前記改質燃焼手段によって有機塩素化
合物を含む混合ガスを加熱分解したクリーンな排ガスが
導かれるタービン部および除塵された排ガスが導かれる
圧縮器を有するガスタービンと、このガスタービンによ
って回転駆動される発電機とをさらに備え、前記圧縮器
によって圧縮された排ガスを前記改質燃焼手段側に供給
するとともに、前記クリーンな排ガスによってガスター
ビンを回転させて発電することを特徴とする請求項９記
載のごみ焼却発電プラント。
【請求項１７】前記改質燃焼手段によって有機塩素化
合物を含む混合ガスを加熱分解したクリーンな排ガスと
前記蒸気タービンに導かれる蒸気との間で熱交換を行わ
せる手段をさらに備え、昇温した蒸気を蒸気タービンに
導いて発電を行うことを特徴とする請求項９記載のごみ
焼却発電プラント。
【請求項１８】前記ごみ焼却炉のそれぞれに対応して
除塵手段が設けられ、各除塵手段によって除塵された排
ガスは各除塵手段に対応して設けられた改質燃焼手段に
導かれることを特徴とする請求項９記載のごみ焼却発電
プラント。
【請求項１９】前記ごみ焼却のそれぞれに対応して除
塵手段が設けられ、各除塵手段によって除塵された排ガ
スは単一の改質燃焼手段に導かれることを特徴とする請
求項９記載のごみ焼却発電プラント。
【請求項２０】前記ごみ焼却炉と除塵手段が単数であ
り、除塵手段によって除塵された排ガスは複数設けられ
た改質燃焼手段に分散されて導かれることを特徴とする
請求項９記載のごみ焼却発電プラント。
【請求項２１】前記改質燃焼手段から排出されたクリ
ーンな排ガスの排熱回収手段が１つに統合されているこ
とを特徴とする請求項１８、１９および２０のいずれか
１項に記載のごみ焼却発電プラント。
【請求項２２】前記ごみ焼却炉および蒸気発生器が複
数基設けられ、各蒸気発生器によって発生した蒸気は単
一の蒸気タービンに導かれ、蒸気タービンを回転させて
発電することを特徴とする請求項９記載のごみ焼却発電
プラント。
【請求項２３】前記改質燃焼手段が複数基設けられ、
各改質燃焼手段から排出された排ガスは単一の膨張ター
ビンまたはガスタービンに導かれて当該タービンを回転
させ、当該タービンによって駆動力が供給される発電器
を駆動して発電を行うことを特徴とする請求項９記載の
ごみ焼却プラント。